新教材高中化学化学反应的热效应第2节反应热的计算课件新人教版选择性必修

第一章化学反响的热效应第二节反响热的计算学习目标核心素养1．通过盖斯定律的学习，理解盖斯定律，并能利用盖斯定律解决简单问题。2．通过热化学方程式、中和热、燃烧热和盖斯定律的学习，能进行反应焓变的简单计算。1．从宏观角度认识和掌握盖斯定律，培养宏观辨识和微观探析的能力。2．认识化学变化的本质是既有新物质生成又伴有能量变化，并遵循盖斯定律，培养变化观念与平衡思想。3．通过分析、推理等方法总结反应热与始态、终态的相互关系，建立认知模型，能运用模型解决有关反应热的计算。课前素能奠基课堂素能探究课堂达标验收新课情景呈现名师博客呈现新课情景呈现1840年，盖斯(G．H．Hess，瑞士化学家)从大量的实验事实中总结出一条规律：化学反响不管是一步完成还是分几步完成，其反响热是相同的。也就是说，化学反响的反响热只与反响的始态(各反响物)和终态(各生成物)有关，而与具体反响进行的途径无关。如果一个反响可以分几步进行，那么各分步反响的反响热之和与该反响一步完成时的反响热是相同的，这就是盖斯定律。课前素能奠基

一、盖斯定律新知预习盖斯定律内容(1)表述一：不论化学反应是一步完成还是分几步完成，其反应热________。(2)表述二：化学反应的反应热只与反应体系的______________有关，而与反应的________无关。相同

始态和终

态

途径

放热

吸热

a．虚拟路径：

b．应用盖斯定律求解：ΔH1＝______________那么：ΔH＝______________________________________________________________________________。ΔH＋ΔH2

ΔH1－ΔH2＝－393.5kJ·mol－1－(－283.0kJ·mol－1)＝－110.5kJ·mol－1

预习自测1．以下关于盖斯定律的说法不正确的选项是 ()A．不管反响是一步完成还是分几步完成，其反响热相同B．反响热只与反响体系的始态和终态有关，而与反响的途径无关C．有些反响的反响热不能直接测得，可通过盖斯定律间接计算得到D．根据盖斯定律，热化学方程式中ΔH直接相加即可得总反响热D

解析：盖斯定律指假设一个反响可以分步进行，那么各步反响吸收或放出的热量总和与这个反响一步发生时吸收或放出的热量相同，A项正确；反响物的总能量与产物的总能量决定反响热效应，所以反响热只与反响体系的始态和终态有关，而与反响的途径无关，B项正确；有些反响很慢，有的反响有副反响，其反响热通过实验测定有困难，可以用盖斯定律间接计算出来，C项正确；方程式按一定系数比加和时其反响热也按该系数比加和，D项错误。2．物质的生成热可定义为由稳定单质生成1mol物质所放出的热量，如CO2气体的生成热就是1molC完全燃烧生成CO2气体时放出的热量，以下几种化合物的生成热分别是那么1kg葡萄糖在人体内完全氧化生成CO2气体和液态水，最多可提供的能量约为 ()A．3225kJ B．2816kJC．6999kJ D．15644kJD

化合物葡萄糖H2O(l)CO2生成热/kJ·mol－11259.8285.8393.53．焦炭与水蒸气反响、甲烷与水蒸气反响均是工业上制取氢气的重要方法。这两个反响的热化学方程式分别为：①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH1＝＋131.5kJ·mol－1②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH2＝＋205.9kJ·mol－1试计算CH4(g)===C(s)＋2H2(g)的ΔH。答案：＋74.4kJ·mol－1解析：分析各化学方程式的关系可以得出，将反响①的逆反响与反响②相加，得到反响：CH4(g)===C(s)＋2H2(g)即：CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(g)ΔH3＝－ΔH1＝－131.5kJ·mol－1CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)ΔH2＝＋205.96kJ·mol－1CH4(g)===C(s)＋2H2(g)ΔH＝？根据盖斯定律：ΔH＝ΔH3＋ΔH2＝ΔH2－ΔH1＝＋205.9kJ·mol－1－131.5kJ·mol－1＝＋74.4kJ·mol－1。课堂素能探究

知识点

问题探究：1．一定量固态碳在炉膛内完全燃烧，放出热量为Q1kJ；向炽热的炉膛内通入水蒸气会产生水煤气，水煤气完全燃烧，此过程共放出热量为Q2kJ；假设炉膛内按两种方法燃烧等质量固态碳，试讨论Q1、Q2的大小关系。盖斯定律的应用2．合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。贮氢合金ThNi，可催化由CO、H2合成CH4的反响。温度为T时：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)ΔH＝＋165kJ·mol－1，CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1。温度为T时，试写出CO、H2合成CH4的热化学方程式。探究提示：1．根据盖斯定律，两种情况下的始态与终态相同，故放出的热量是相同的，即Q1＝Q2。2．CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)ΔH＝－206kJ·mol－1(2)加和法：①确定待求反响的热化学方程式。②找出待求热化学方程式中各物质出现在方程式中的位置(是同侧还是异侧)。③利用同侧相加、异侧相减进行处理。④根据待求方程式中各物质的化学计量数通过乘除来调整反响的化学计量数，并消去中间产物。⑤实施叠加并确定ΔH的变化。2．应用盖斯定律计算反响热时的本卷须知：(1)热化学方程式同乘以某一个数时，反响热数值也必须乘上该数；(2)热化学方程式相加减时，同种物质之间相加减，反响热也随之相加减(带符号)；(3)将一个热化学方程式颠倒时，ΔH的“＋〞“－〞号相反，但数值不变。典例1

以下分析正确的选项是 ()A．AlH3燃烧需要激光加热引发，所以AlH3燃烧是吸热反响B．ΔH2可以表示H2的燃烧热C．在反响过程中，a点时物质所具有的总能量最大D．2AlH3(s)＋3O2(g)===Al2O3(s)＋3H2O(g)ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4D

解析：化学反响是放热反响还是吸热反响，与反响条件无关，同时AlH3燃烧是放热反响，A项错误；H2的燃烧热指的是1molH2完全燃烧生成1molH2O(l)释放的能量，B项错误；反响过程中，a点温度最高，反响放出了许多能量，物质所具有的总能量不是最高，C项错误；根据盖斯定律①＋3×②＋2×③＋2×④得2AlH3(s)＋3O2(g)===Al2O3(s)＋3H2O(g)ΔH＝ΔH1＋3ΔH2＋2ΔH3＋2ΔH4，D项正确。〔变式训练1〕：C2H5OH(l)===C2H5OH(g)ΔH16H2O＋6CO2(g)===C6H12O6(g)＋6O2(g)ΔH2C6H12O6(g)===2C2H5OH(l)＋2CO2(g)ΔH3C2H5OH(g)＋3O2(g)===3H2O(g)＋2CO2(g)ΔH4以下说法正确的选项是 ()A．ΔH1＜ΔH4B．ΔH3＋2ΔH4＋ΔH2＝0C．2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋2ΔH4＝0D．2ΔH1－ΔH2＋ΔH3＋2ΔH4＝0C

解析：C2H5OH(l)===C2H5OH(g)为吸热过程，ΔH1＞0，A项错；题目中四个热化学过程分别标记为①②③④，由盖斯定律得2ΔH1＝ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH4ΔH1＞0，ΔH3＋2ΔH4＋ΔH2＞0，B项错；据盖斯定律②×1＋②＋③得到6H2O(g)＋4CO2(g)===2C2H5OH(g)＋6O2(g)ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝－2ΔH4，即2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＋2ΔH4＝0，C项正确，D项错，应选C。知识点

反响热的计算与比较问题探究：1．化学反响可视为旧键断裂和新键形成的过程。共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键(或其逆过程)时释放(或吸收)的能量。H—H键的键能为436kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为243kJ·mol－1，H—Cl键的键能为431kJ·mol－1，那么H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反响热(ΔH)等于多少？2．等质量的红磷和白磷都完全燃烧，放出的热量是否相等？请解释原因。探究提示：1．ΔH＝436kJ·mol－1＋243kJ·mol－1－2×431kJ·mol－1＝－183kJ·mol－1。2．不相等。因为等质量的红磷和白磷的能量不相同，即反响物的总能量不同而生成物的总能量相同，那么放出的热量不同。知识归纳总结：1．反响热的计算：计算依据计算方法热化学方程式热化学方程式与数学上的方程式相似，可以左右颠倒同时改变正负号，各项的化学计量数包括ΔH的数值可以同时扩大或缩小相同的倍数根据盖斯定律根据盖斯定律，可以将两个或两个以上的热化学方程式包括其ΔH相加或相减，得到一个新的热化学方程式计算依据计算方法根据燃烧热可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热根据化学键的变化ΔH＝反应物的化学键断裂所吸收的能量总和－生成物的化学键形成所放出的能量总和根据反应物和生成物的总能量ΔH＝E总(生成物)－E总(反应物)2．反响热的大小比较：(1)同一反响生成物状态不同时。A(g)＋B(g)===C(g)ΔH1＜0A(g)＋B(g)===C(l)ΔH2＜0因为C(g)===C(l)ΔH3＜0，ΔH3＝ΔH2－ΔH1，所以ΔH2＜ΔH1。

氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。典例2(1)如图是N2(g)和H2(g)反响生成1molNH3(g)过程中能量的变化示意图，请写出N2(g)和H2(g)反响的热化学方程式：__________________________________________________________。(2)假设以下数据：根据表中及图中数据计算N—H键的键能是_______kJ·mol－1。(3)用NH3催化复原NO，还可以消除氮氧化物的污染。：4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－akJ·mol－1①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH2＝－bkJ·mol－1②求：假设1molNH3复原NO至N2，那么该反响过程中的反响热ΔH3＝____________kJ·mol－1(用含a、b的式子表示)。化学键H—HN≡N键能/kJ·mol－1435943390

(3b－a)/4

规律方法指导：利用键能计算ΔH的方法ΔH＝反响物的化学键断裂所吸收的能量总和－生成物的化学键形成所放出的能量总和〔变式训练2〕?本草纲目?中记载“(火药)乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合，以为烽燧铳机诸药者〞。火药燃烧爆炸时发生的反响为S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)ΔH＝xkJ·mol－1。：①碳的燃烧热ΔH1＝akJ·mol－1②S(s)＋2K(g)===K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－1③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1，那么x为 ()A．3a＋b－c B．c－3a－bC．a－b－c D．c－a－bA

解析：①碳燃烧的热化学方程式为：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝akJ·mol－1②S(s)＋2K(g)===K2S(s)ΔH2＝bkJ·mol－1③2K(s)＋N2(g)＋3O2(g)===2KNO3(s)ΔH3＝ckJ·mol－1根据盖斯定律，①×3＋②－③可得：S(s)＋2KNO3(s)＋3C(s)===K2S(s)＋N2(g)＋3CO2(g)ΔH＝xkJ·mol－1＝(akJ·mol－1)×3＋bkJ·mol－1－ckJ·mol－1＝(3a＋b－c)kJ·mol－1，应选A。名师博客呈现

盖斯简介盖斯，瑞士化学家，1802年8月8日生于瑞士日内瓦市一个画家家庭，三岁时随父亲定居俄国莫斯科，因而在俄国上学和工作。1825年毕业于多尔帕特大学医学系，并获得医学博士学位。1826年弃医专攻化学，并到瑞典斯德哥尔摩柏济力阿斯实验室专修化学，从此与柏济力阿斯结成了深厚的友谊。回国后到乌拉尔做地质调查和勘探工作，后又到伊尔库茨克研究矿物。1828年由于在化学上的卓越奉献被选为圣彼得堡科学院院士，旋即被聘为圣彼得堡工艺学院理论化学教授兼中央师范学院和矿业学院教授。盖斯早年从事分析化学的研究，曾对巴库附近的矿物和天然气进行分析，作出了一定成绩，之后还曾发现蔗糖可氧化成糖二酸。1830年专门从事化学热效应测定方法的改进，曾改进拉瓦锡和拉普拉斯的冰量热计，从而较准确地测定了化学反响中的热量。1840年经过许屡次实验，他总结出一条规律：在任何化学反响过程中的热量，不管该反响是一步完成的还是分步进行的，其总热量变化是相同的。这就是举世闻名的盖斯定律。课堂达标验收1．我国长征系列运载火箭使用的是以液氢为燃烧剂，液氧为氧化剂的高能低温推进剂，：(1)H2(g)===H2(l)ΔH1＝－0.92kJ·mol－1(2)O2(g)===O2(l)ΔH2＝－6.84kJ·mol－1(3)如图：以下说法正确的选项是 ()A．2molH2(g)与1molO2(g)所具有的总能量比2molH2O(g)所具有的总能量低B．氢气的燃烧热为ΔH＝－241.8kJ·mol－1C．液氢燃烧的热化学方程式2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g)ΔH＝－474.92kJ·mol－1D．H2O(g)变成H2O(l)的过程中，断键吸收的能量小于成键放出的能量C

由图像分析，2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH1＝－483.6kJ·mol－1①，H2(g)===H2(l)

ΔH1＝－0.92kJ·mol－1②，O2(g)===O2(l)

ΔH2＝－6.84kJ·mol－1③，将①－②×2－③可得2H2(l)＋O2(l)===2H2O(g)

ΔH＝－474.92kJ·mol－1，故C正确；H2O(g)生成H2O(l)为物理变化，不存在化学键的断裂和生成，故D错误。2．以下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反响系统原理。C

3．金刚石和石墨均为碳的同素异形体，氧气缺乏时它们燃烧生成一氧化碳，充分燃烧时生成二氧化碳，反响中放出的热量如下图。(1)写出石墨转化为金刚石的热化学方程式_________________________________________________________________。(2)写出石墨和二氧化碳反响生成一氧化碳的热化学方程式_______________________________________________________。 C(s，石墨)===C(s，金刚石)

ΔH＝＋1.5kJ·mol－1

C(s，石墨)＋CO2(g)===2CO(g)

ΔH＝＋172.5kJ·mol－1

(3)科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂外表形成化学键的过程。反响过程的示意图如下：①判断CO和O生成CO2是放热反响的依据是_________